201871010111-刘佳华《面向对象程序设计（java）》第十二周学习总结

201871010111-刘佳华《面向对象程序设计（java）》第十二周学习总结

实验十   集合与GUI初步

实验时间 2019-11-14

第一部分：基础知识总结

• 第九章知识总结

1.栈(Stack)也是一种特殊的线性表，是一种后进先出 (LIFO)的结构。

栈是限定仅在表尾进行插入和删除运算的线性表，表尾称为栈顶(top)，表头称为(bottom)。

栈的物理存储可以用顺序存储结构，也可以用链式存储结构。

2.队列(Queue)是限定所有的插入只能在表的一端进行 ，而所有的删除都在表的另一端进行的线性表。

表中允许插入的一端称为队尾(Rear)，允许删除的一端称为队头(Front)。

队列的操作是按先进先出(FIFO)的原则进行的。队列的物理存储可以用顺序存储结构，也可以用链式存储结构。

3.一般将数据结构分为两大类：线性数据结构和非线性数据结构。

线性数据结构：线性表、栈、队列、串、数组和文件。

非线性数据结构：树和图。线性表按其存储结构可分为顺序表和链表；用顺序存储结构存储的线性表称为顺序表；顺序表将线性表中的数据元素依次存放在某个存储区域中。

一维数组就是用顺序方式存储的线性表。用链式存储结构存储的线性表称为链表。

4.集合框架：JAVA集合类库的统一架构。

集合类的作用：Java的集合类提供了一些基本数据结构的支持。

集合类的使用： Java的集合类包含在java.util包中。

集合类的特点一：只容纳对象。

注意：数组可以容纳基本数据类型数据和对象。如果集合类中想使用基本数据类型，又想利用集合类的灵活性，可以把基本数据类型数据封装成该数据类型的包装器对象，然后放入集合中处理。特点二：集合类容纳的对象都是Object类的实例，一旦把一个对象置入集合类中，它的类信息将丢失，这样设计的目的是为了集合类的通用性。因为Object类是所有类的祖先，所以可以在这些集合中存放任何类的对象而不受限制，但在使用集合成员之前必须对它重新造型。

5.JAVA的集合框架实现对各种数据结构的封装，以降低对数据管理与处理的难度。所谓框架就是一个类库的集合，框架中包含很多超类，编程者创建这些超类的子类可较方便的设计设计程序所需的类。

6.Map接口用来维持很多“键－值”对，以便通过键来查找相应的值。

HashMap基于散列表实现（替代Hashtable）。

TreeMap在一个二叉树的基础上实现（map）是一个存储关键字和值的关联或关键字/值对的对象。给定一个关键字，可以得到它的值。关键字和值都是对象。关键字必须是唯一的。但值是可以被复制的。Map接口映射唯一关键字到值。

关键字（key）是以后用于检索值的对象。给定一个关键字和一个值，可以存储这个值到一个Map对象中。当这个值被存储以后，就可以使用它的关键字来检索它，Map循环使用两个基本操作：get( )和put( )。使用 put( )方法可以将一个指定了关键字和值的值加入映射。为了得到值可以通过将关键字作为参数来调用 get( )方法。调用返回该值。

Map接口的实现类主要有HashMap，TreeMap，Hashtable，Properties。HashMap对key进行散TreeMap按照key进行排序。和Set类似，HashMap的速度通常都比TreeMap快，只有在需要排序的功能的时候，才使用TreeMap。

7.Vector类类似长度可变的数组。Vector中只能存放对象。Vector的元素通过下标进行访问。

Vector类关键属性：capacity表示集合最多能容纳的元素个数。capacityIncrement表示每次增加多少容量。size表示集合当前元素个数。

Stack类是Vector的子类。Stack类描述堆栈数据结构，即LIFO。

Hashtable通过键来查找元素。Hashtable用散列码（hashcode）来确定键。

所有对象都有一个散列码，可以通过Object类的hashCode()方法获得。

8.集合框架中的基本接口：Collection：集合层次中的根接口，JDK未提供这个接口的直接实现类。

Set：不能包含重复的元素。对象可能不是按存放的次序存放，也就是说不能像数组一样按索引的方式进行访问，SortedSet是一个按照升序排列元素的Set。List的明显特征是它的元素都有一个确定的顺序。实现它的类有ArrayList和LinkedList。ArrayList中的元素在内存中是顺序存储的。LinkedList中的元素在内存中是以链表方式存储的。

TreeSet是一个有序集合，TreeSet中元素将照升序排列，缺省是按照自然顺序进行排列，意味着TreeSet中元素要实现Comparable接口。可以在构造TreeSet对象时，传递实现了 Comparator接口的比较器对象。HashSet是基于Hash算法实现的，其性能通常都优于TreeSet。通常使用HashSet，需要排序的功能时，使用TreeSet。

• 第十章知识总结（GUI初步）

1.Java的抽象口工具箱（ Abstract WindowToolkit, AWT)包含在java.awt包中，它提供了许多用来设计GUI的组件类和容器类。

2.AWT库处理用户界面元素的方法：把图形元素的创建和行为委托给本地GUI工具箱进行处理。

3.Swing用户界面库是非基于对等体的GUI工具箱。Swing具有更丰富并且更方便的用户界面元素集合。Swing对底层平台的依赖很少，因此与平台相关的bug很少。Swing会带来交叉平台上的统一视觉体验。Swing类库被放在 javax.swing 包里。

4.大部分AWT组件都有其 Swing的等价组件。Swing组件的名字一般是在AWT组件名前面添加一个字母“J”，如：JButton,JFrame,JPanel等。

5.通常把由Component类的子类或间接子类创建的对象称为一个组件

6.Swing 组件层次关系

7..组件类的常用API

java.awt.Component 1.0

– boolean isVisible()  检查组件是否可见

– void setVisible(boolean b)  设置组件可见

– void setSize(int width,int height)  把组件缩放到指定宽度和高度

– void setBounds(int x,int y,int width,int height)  移动并缩放组件

– Dimension getSize()  得到组件的大小

– void setSize(Dimension d) 把组件缩放到指定的大小

– void setLocation(int x,int y)

8.容器是Java中能容纳和排列组件的组件。常用的容器是框架（Frame,JFrame)。

Container类提供了一个方法add(),用来在容器类 组件对象中添加其他组件。

容器本身也是一个组件，可以把一个容器添加到 另一个容器里，实现容器嵌套。

框架定位：常用Component类的setLocation和setBounds方法。常用属性：Title：框架标题；IconImage：框架图标。

确定框架大小：通过调用Toolkit类的方法来得到屏幕尺寸信息。

Jframe的结构：它由根面板、层级面板、玻璃面板和内容面板（content pane）四层面板构成。

Swing程序员最关心的是内容面板，也称为内容窗格。

在AWT中可调用add()方法把组件直接添加到AWT Frame中,在Swing中组件则添加到内容窗格里。

其中内容窗格是用来添加组件的，添加代码如下：Container contentPane = getContentPane(); Component c=…; contentPane.add(c);

用户也可以自行创建一个组件类，并在组件上进行绘制，此时需要重载paintComponent()。用户的自建组件也可添加到内容窗格里。

paintComponent(Graphics g)定义在JComponent类中，该方法在窗口需要重新绘图时(如扩大窗口或极小化窗口),被系统自动调用.

paintComponent()方法被调用时，系统就自动产生一个Graphics类型的参数，传递给paintComponent方法中的参数g。

第二部分：实验内容和步骤

1、实验目的与要求

(1) 掌握Vetor、Stack、Hashtable三个类的用途及常用API；

(2) 掌握ArrayList、LinkList两个类的用途及常用API。

(3) 掌握Java GUI中框架创建及属性设置中常用类的API；

(4) 应用结对编程（Pair programming），体验程序开发中的两人合作。

实验1： 导入第9章示例程序，测试程序并进行代码注释。

测试程序1：

l 使用JDK命令运行编辑、运行以下三个示例程序，结合运行结果理解程序；

l 掌握Vetor、Stack、Hashtable三个类的用途及常用API。

 package Demo;
 //Vector类举例
 import java.util.Vector;
 
 class Cat{
     private int catNumber;
     Cat(int i){
         catNumber =i;
     }
     void print() {
         System.out.println("Cat#"+catNumber);
     }
 
 }
 public class Cats {
 
     public static void main(String[] args) {
 
         Vector <Cat> cats=new Vector<Cat>();
         for(int i=0;i<7;i++) {
             cats.addElement(new Cat(i));//添加新的Cat对象作为Vector的元素
         }
         for(int i=0;i<cats.size();i++) {
             (cats.elementAt(i)).print();
             //System.out.println(cats.elementAt(i));
         }
     }
 
 }

Cats

测试代码运行截图：

 package Demo;
 
 import java.util.*;
 
 public class Stacks {
 
     static String[] months= {"jing","ying","tong","tie"};//创建字符串数组
     public static void main(String[] args) {
         Stack<String> stk=new Stack<String>();//创建以字符串数组对象为元素的栈对象
         for(int i=0;i<months.length;i++) {
             stk.push(months[i]);//压栈
         }
         stk.add("opi");//add方法将字符串opi放置到栈顶
 
         //System.out.println(stk.lastElement());
         //stk.remove(0);
         System.out.println(stk);//将整个栈输出
         System.out.println("element 2="+stk.elementAt(2));//访问下标为2的栈元素，其下标与数组一致
         while(!stk.empty())
             System.out.println(stk.pop());//栈不为空时出栈
     }
 }

Stacks

测试代码运行截图：

 package Demo;
 
 import java.util.*;
 import java.util.Map.Entry;
 
 class Counter {
     int i = 1;    //friendly
     public String toString() {
         return Integer.toString(i);
     }
 }
 
 public class Statistics {
     public static void main(String[] args) {
         Hashtable<Integer, Counter> ht = new Hashtable<Integer, Counter>(); //counter和Integer类对象作为Hashtable的参数
         for (int i = 0; i < 10000; i++) {
             Integer r = new Integer((int) (Math.random() * 20));
 if(ht.containsKey(r)) //存在键值
               ((Counter)ht.get(r)).i++;
           else
               ht.put(r, new Counter());  //.put(Integer key, Counter value)
 }
         System.out.println(ht);
         /*for(Entry<Integer, Counter> et  :ht.entrySet()){
             System.out.println(et.getKey()+":"+et.getValue());
         }*/
 
     }
 }

Statistics

程序解析：

该示例检验Math.random()方法的随机性。在理想情况下，该方法应该产生一系列完美的随机分布的数字。为了验证这一点，需要生成数量众多的随机数字，然后计算落在不同范围内的数字量。该程序生成10000个随数，查看它们在0～20之间的分布如何。

测试代码运行截图：

测试程序2：

l 使用JDK命令编辑运行ArrayListDemo和LinkedListDemo两个程序，结合程序运行结果理解程序；

l 在Elipse环境下编辑运行调试教材360页程序9-1，结合程序运行结果理解程序；

l 掌握ArrayList、LinkList两个类的用途及常用API。

 package Demo;
 
 import java.util.*;
 
 public class ArrayListDemo {
     public static  void main(String[] argv) {
         ArrayList  al = new ArrayList();
         // 在ArrayList中添加对象元素...
         al.add(new Integer(11));
         al.add(new Integer(12));
         al.add(new Integer(13));
         al.add(new String("hello"));
         // 首先用for循环按下标打印出来.
         System.out.println("Retrieving by index:");
         for (int i = 0; i < al.size(); i++) {
             System.out.println("Element " + i + " = " + al.get(i));
         }
      }
 }

ArrayListDemo

运行截图：

 package Demo;
 
 import java.util.*;
 public class LinkedListDemo {
     public static void main(String[] argv) {
         LinkedList l = new LinkedList();
         l.add(new Object());
         l.add("Hello");
         l.add("zhangsan");
         ListIterator li = l.listIterator(0);  //获取得带器对象
         while (li.hasNext())   //返回一个boolearn值，判断有没有下一个
             System.out.println(li.next());
         if (l.indexOf("Hello") < 0)
             System.err.println("Lookup does not work");
         else
             System.err.println("Lookup works");
    }
 }

LinkedListDemo

运行截图：

• 教材实例程序 9-1

 package Demo;
 
 import java.util.*;
 
 /**
  * This program demonstrates operations on linked lists.
  * @version 1.12 2018-04-10
  * @author Cay Horstmann
  */
 public class LinkedListTest
 {
    public static void main(String[] args)
    {
       var a = new LinkedList<String>();
       a.add("Amy");
       a.add("Carl");
       a.add("Erica");
 
       var b = new LinkedList<String>();
       b.add("Bob");
       b.add("Doug");
       b.add("Frances");
       b.add("Gloria");
 
       // 把b中的单词合并成a
 
       ListIterator<String> aIter = a.listIterator();
       Iterator<String> bIter = b.iterator();
 
       while (bIter.hasNext())
       {
          if (aIter.hasNext())
              aIter.next();
          aIter.add(bIter.next());
       }
 
       System.out.println(a);
 
       // 删除b中的每第二个单词
 
       bIter = b.iterator();
       while (bIter.hasNext())
       {
          bIter.next(); // 跳过一个元素
          if (bIter.hasNext())
          {
             bIter.next(); // 跳过又一个元素
             bIter.remove(); // 删除此元素
          }
       }
 
       System.out.println(b);
 
       // 批量操作：从a中删除b中的所有单词
 
       a.removeAll(b);
 
       System.out.println(a);
    }
 }

LinkedListTest

运行截图：

迭代器中API：

• hasNext:没有指针下移操作，只是判断是否存在下一个元素
• next：指针下移，返回该指针所指向的元素
• remove：删除当前指针所指向的元素，一般和next方法一起用，这时候的作用就是删除next方法返回的元素

Iterator和ListIterator区别
我们在使用List，Set的时候，为了实现对其数据的遍历，我们经常使用到了Iterator(迭代器)。使用迭代器，你不需要干涉其遍历的过程，只需要每次取出一个你想要的数据进行处理就可以了。但是在使用的时候也是有不同的。List和Set都有iterator()来取得其迭代器。对List来说，你也可以通过listIterator()取得其迭代器，两种迭代器在有些时候是不能通用的，Iterator和ListIterator主要区别在以下方面：

（1）ListIterator有add()方法，可以向List中添加对象，而Iterator不能
（2）ListIterator和Iterator都有hasNext()和next()方法，可以实现顺序向后遍历，但是ListIterator有hasPrevious()和previous()方法，可以实现逆向（顺序向前）遍历。Iterator就不可以。
（3）ListIterator可以定位当前的索引位置，nextIndex()和previousIndex()可以实现。Iterator没有此功能。
（4）都可实现删除对象，但是ListIterator可以实现对象的修改，set()方法可以实现。Iierator仅能遍历，不能修改。

因为ListIterator的这些功能，可以实现对LinkedList等List数据结构的操作。其实，数组对象也可以用迭代器来实现。

实验2：导入第10章示例程序，测试程序并进行代码注释。

测试程序1：

l 运行下列程序，观察程序运行结果。

 package GUI;
 import javax.swing.*;
 public class FirstSimpleFrame {
        public static void main(String[] args)
        {
          JFrame  frame = new JFrame();
          frame.setBounds(0, 0,300, 200);
          frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
          frame.setVisible(true);
        }
     }

FirstSimpleFrame

运行截图：

l 在elipse IDE中调试运行教材407页程序10-1，结合程序运行结果理解程序；与上面程序对比，思考异同；

l 掌握空框架创建方法；

l 了解主线程与事件分派线程概念；

l 掌握GUI顶层窗口创建技术。

教材程序10-1

 package GUI;
 
 import java.awt.*;
 import javax.swing.*;
 
 /**
  * @version 1.34 2018-04-10
  * @author Cay Horstmann
  */
 public class SimpleFrameTest
 {
    public static void main(String[] args)
    {
       EventQueue.invokeLater(() ->
          {
             var frame = new SimpleFrame();
             frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);//设置关闭可用
             frame.setVisible(true);
          });
    }
 }
 
 class SimpleFrame extends JFrame
 {
    private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
    private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200;
 
    public SimpleFrame()
    {
       setSize(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
    }
 }

SimpleFrameTest

运行结果与FirstSimpleFrame一致。

测试程序2：

l 在elipse IDE中调试运行教材412页程序10-2，结合运行结果理解程序；

l 掌握确定框架常用属性的设置方法。

 package GUI;
 
 import java.awt.*;
 import javax.swing.*;
 
 /**
  * @version 1.35 2018-04-10
  * @author Cay Horstmann
  */
 public class SizedFrameTest
 {
    public static void main(String[] args)
    {
       EventQueue.invokeLater(() ->
          {
             var frame = new SizedFrame();
             frame.setTitle("SizedFrame");
             frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
             frame.setVisible(true);
          });
    }
 }
 
 class SizedFrame extends JFrame
 {
    public SizedFrame()
    {
       // 得到屏幕像素对
 
       Toolkit kit = Toolkit.getDefaultToolkit();
       Dimension screenSize = kit.getScreenSize();
 
       int screenHeight = screenSize.height;
       int screenWidth = screenSize.width;
       //System.out.println(screenSize.height);
       //System.out.println(screenSize.width);
       // 设置框架宽度、高度并让平台拾取屏幕位置
 
       setLocationByPlatform(true);
       setSize(screenWidth / 2, screenHeight / 2);
       setLocation(50,50);
       //setBounds(50, 50, (screenWidth / 2), (screenHeight / 2));
       setVisible(true);//设置组件可见性，顶层组件除外
 
       // 设置帧图标
 
       Image img = new ImageIcon("C:\\Users\\83583\\Pictures\\Saved Pictures\\timg.jpg").getImage();//修改图标
       setIconImage(img);
    }
 }

SizedFrameTest

运行结果：

测试程序3：

l 在elipse IDE中调试运行教材418页程序10-3，结合运行结果理解程序；

l 掌握在框架中添加组件；

掌握自定义组件的用法。

 package GUI;
 
 import javax.swing.*;
 import java.awt.*;
 
 /**
  * @version 1.34 2018-04-10
  * @author Cay Horstmann
  */
 public class NotHelloWorld
 {
    public static void main(String[] args)
    {
 
       EventQueue.invokeLater(() ->
          {
             var frame = new NotHelloWorldFrame();
             frame.setTitle("NotHelloWorld");
 
             frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
             frame.setVisible(true);
          });
    }
 }
 
 /**
  * A frame that contains a message panel.
  */
 class NotHelloWorldFrame extends JFrame
 {
    public NotHelloWorldFrame()
    {
       add(new NotHelloWorldComponent());
       pack();
    }
 
 }
 
 /**
  * A component that displays a message.
  */
 class NotHelloWorldComponent extends JComponent
 {
    public static final int MESSAGE_X = 75;
    public static final int MESSAGE_Y = 100;
 
    private static final int DEFAULT_WIDTH = 300;
    private static final int DEFAULT_HEIGHT = 200;
 
    public void paintComponent(Graphics g)
    {   
 
        g.setColor(Color.red);
        g.drawString("Not a Hello, World program", MESSAGE_X, MESSAGE_Y);
 
    }
 
 public Dimension getPreferredSize()
    {
       return new Dimension(DEFAULT_WIDTH, DEFAULT_HEIGHT);
    }
 }

NotHelloWorld

运行截图：

第三部分：实验心得

通过本周的学习我了解了新旧集合类的不同， 掌握了Vetor、StacHashtable三个类的用途， 对于HashSet类、TreeSet类的用途以及HashMap、TreeMap两个类的用途尚且理解不是很到位，在后面的学习中应该进行再理解。此外还了解与图形用户界面设计有关的知识，了解了如何用一些组件去画字，图形。了解了创建框架时的一些常用API，图形用户界面的一些基础的设计操作，比如窗口显示不同图形，文字等等，觉得很有意思；但实际用这些知识自己去设计图形还是会有一定的难度。通过练习题集练习学过的内容，对学过的知识进行了再巩固，加深了理解。